淺談對一般地下室常見設計的優(yōu)化方向

黃子龍

【摘要】現(xiàn)階段，房地產市場發(fā)展迅速，成本控制成為建設單位在工程建設中的重點。地下室開發(fā)成本較高，因此，開發(fā)商要全方位考量地下室設計的科學性與合理性。地下室設計需充分滿足日常停車要求，注重設計的規(guī)范性，降低工程建設中的成本投入，從而順利達成預期的建設目標。

【關鍵詞】地下室;常見設計? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.36.030

1、地下室結構設計的必要性

現(xiàn)如今，由于城市建設規(guī)模的日益擴大，我國土地資源逐漸減少，建筑行業(yè)得到了快速發(fā)展，開發(fā)并利用地下空間成為城市規(guī)劃發(fā)展的主要方向。受使用功能及結構形式的影響，在建筑建設過程中，設置地下室是一種十分常見的結構設計方式。

高層建筑在城市建設中隨處可見，該類型建筑結構設計中需要高效利用地下空間，地下室結構如圖1所示。

與其他結構相比，該類工程環(huán)境更為特殊，需要多個工種的共同作業(yè)完成。若忽視地下室設計質量，會引發(fā)不同類型和不同程度的質量問題。

因此，在地下室設計中，設計人員應高度關注地下室結構設計質量問題。

2、地下室結構設計中存在的主要問題

地下室工程建設復雜度較高。地下室結構設計中，應充分考慮地下室的采光、通風、排水和防火等多項使用功能。

高層建筑群建設期間，塔樓的使用通常不會出現(xiàn)抗浮問題，但是裙房地下室則會受多種因素的影響出現(xiàn)抗浮性能不達標的情況。

地下室抗浮設計中，設計人員通常僅考慮普通的極限狀態(tài)，并未考慮工程建設中的洪水期，所以在工程建設中也會由于抗浮性能較差，對局部性能和質量產生了較大影響。另外，地下室防水設計具有較強的系統(tǒng)性，與施工技術和材料等因素聯(lián)系緊密，設計難點較多。

地下室的結構設計主要分為結構平面設計、外墻頂板結構設計、抗震設計和抗浮抗?jié)B設計。

3、建筑工程地下室結構設計要點

為做好該項設計工作，設計人員需準確把握建筑工程地下室結構設計要點。下面從結構平面設計、外墻結構設計、頂板結構設計、抗震性能設計和抗浮性能設計等方面展開具體論述。

3.1 結構平面設計

建筑工程地下室平面結構設計中，要全面考慮建筑防火、通風、排水、采光及管道布置等要求。地下室設計中，如實際長度超過設計極限長度，可結合結構實際情況確定是否需要設置變形縫。設置變形縫時，應嚴格控制其數(shù)量，需要注意的是，設置變形縫后的工程建設難度也會隨之加大。

地下室結構設計環(huán)節(jié)，為減少變形縫的數(shù)量或不設置變形縫，需要根據(jù)實際情況科學添加混凝土外加劑，也可設置后澆帶或只在地上設縫而在地下結構中不設縫。若地下室長度超過設計標準，設置后澆帶無法達到設計目標。此時，設計人員可參照工程實際，合理分隔成多個小型地下室，再利用較窄的通道連接多個地下室，充分發(fā)揮其使用功能。同時，可在通道設置變形縫，一方面能減少接縫的數(shù)量，另一方面容易控制變形縫的受力，出現(xiàn)問題后可及時采取補救措施。

地下室結構設計中，采光和通風設計也尤為關鍵。若無法保證通風和采光的設計效果，則無法全面發(fā)揮地下室結構的作用，無法滿足建筑工程的建設要求。如在側壁外設置采光井，就會影響采光井外壁與地下室頂板連接的效果，進而降低地下室的安全性。

3.2 外墻結構設計

地下室外墻結構設計是整體工程設計的重點，一般在設計過程中需考慮以下2點。

（1）地下室外墻的承受荷載。荷載分為水平荷載與豎向荷載2種（圖2），其中，豎向荷載主要是地下室上層建筑帶來的壓力，而水平荷載則是建筑物周圍土層產生的壓力。在墻體配筋過程中，需根據(jù)垂直墻面的水平荷載確定，即計算水平荷載產生的彎矩。另外，如果遇大風天氣，建筑物地下室也會產生一定的壓力，需要建筑設計人員根據(jù)不同條件下的地下室環(huán)境，設計不同的承受壓力，進而保障地下室外墻承受足夠的荷載。

（2）靜止土壓力系數(shù)。理論上來說，該系數(shù)需要經(jīng)過相關試驗檢驗才能確定，但某些情況下，由于不具備條件進行試驗，可以采用靜止土壓力系數(shù)0.40～0.45的砂土和靜止土壓力系數(shù)0.5～0.8的粘性土。值得注意的是，在設計帶扶壁柱的外墻時，一般設計人員都是按照雙向板來設計配筋，而忽視了扶壁柱的尺寸問題。基于此，在計算地下結構中的扶壁柱時，應按照整體結構分析的結果進行計算。

3.3 頂板結構設計

地下室頂板處于連接地下室和上層建筑的貼合部位，頂板結構的質量對建筑的整體質量具有顯著影響，所以須重視地下室頂板結構設計。特別是在某些地下室結構中，頂部設有園林景觀，此時設計人員就需結合園林建設概況準確計算覆土的厚度。地下室頂板結構的覆土不得小于設備管線及土層保護高度，以充分保護設備管線，防止管線在工程建設中受損。

另外，設計中須重視地下室頂板結構的承載力，設計人員要全方位考慮建筑物的高度、使用功能和結構所處的外部環(huán)境。在具有特定功能的建筑設計中，設計人員須高度重視建筑的防爆性能，地下室爆破動力要滿足消防車作用板面爆破動力的要求。如地下室結構遇到突發(fā)的爆炸事件，要能全面保障建筑的安全性。也就是說，在建筑地下室頂板結構設計中，設計人員需全方位考慮多種影響因素，以有效規(guī)避設計中因考慮不全面而出現(xiàn)的各類問題。

3.4 抗震性能設計

在現(xiàn)代建筑設計中，抗震性能設計也是人們關注的焦點。地下室是建筑物的基礎結構，若在地下室結構設計中不能高度重視抗震結構設計，則會影響建筑結構的穩(wěn)定性和安全性，并對居民的生命和財產安全構成極大安全隱患。所以地下室抗震性能設計中，應開展審查工作，注重審查的全面性，同時還需考慮建筑的高度，加大建筑地下室結構的埋藏深度，以優(yōu)化建筑的抗震性能。這里規(guī)定半地下室埋深大于地下室外地面高度。

地下室抗震性能與地下室墻壁結構設計有十分緊密的聯(lián)系。在結構設計中，設計人員可采取有效措施加固墻壁，以優(yōu)化設計效果。由于地下室頂板與上層建筑的貼合度較高，所以地下室抗震等級也要與上層建筑的抗震等級基本相同。如建筑整體抗震等級為二級，則地下室抗震等級也需保持在二級以上，以保證地下室結構的抗震能力，避免由于地下室抗震等級不足而出現(xiàn)建筑傾斜或坍塌等問題。

3.5 抗浮性能設計

大型建筑設計中，結構設計人員應科學考慮多個影響因素。地下室浮力對建筑的影響具有長期性。地下室浮力是建筑梁柱產生裂縫的主要原因，并主要發(fā)生在工程施工中。一旦在工程建設中出現(xiàn)了地下水浮力問題，隨后就會出現(xiàn)質量問題，如這些問題無法采取有效措施加以控制和修復，工作人員難于修補和處理，無法達到原有的設計效果。若問題較為嚴重，還會對建筑物的抗震性和耐久性產生較大破壞。

為全面提升地下室結構的抗浮性能，應在抗浮設計中采取多種切實可行的應對措施。（1）應滿足地下室結構建設的總體要求，適度調整建筑基坑底部的設計高度，顯著提高抗浮設計水平。（2）以無梁樓蓋和寬扁梁為首選，一方面有效降低地下室結構的高度，另一方面可控制抗浮水位，進而全面優(yōu)化建筑的抗浮性能。（3）增加地下室結構自重。

為達到上述目的，可使用基板加載或抗拔樁，該設計方式廣泛應用在地下室抗浮能力設計中，并取得了較為理想的應用效果。

結束語：

為全面優(yōu)化建筑工程的各項性能，設計人員應深度考慮多種影響因素，進而在此基礎上合理設計地下室結構。地下室結構設計具有系統(tǒng)性和復雜性，結構設計過程中需要多個專業(yè)的共同參與。設計人員一方面要做好結構計算工作，另一方面應高度關注建筑結構整體情況，并積極優(yōu)化地下室抗浮性能、抗震性能設計方案，以增大建筑工程的安全系數(shù)，確保整體工程的經(jīng)濟效益。

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